Дифференцирующее устройство Советский патент 1976 года по МПК G06J3/00 

Предлагаемое устройство относится к аналого-цифровым вычислительным устройствам, предназначеппым для дифференцирования.

Известны устройства аналогичргого лазпачения.

Одно из известных устройств содержит генератор заполняющих импульсов, соединенный через логические элементы «И с входами двух счетчиков, элементы «ИЛИ, элемент задержки и триггер 1. Такое устройство имеет, однако, ограниченный диапазон работы.

Иаиболее близким техническим решением к данному является дифференпирующее устройство 2, содержап,ее циклический времяимнульсный преобразователь, соединенный с

тактовых имвходо.м нуль-органа, генератор пульсов, управляющий триггер и сравВыходы гененения временных интервалов, управляющего ратора тактовых импульсов и элемента «И, триггера подключены к входам выход элемента «ИЛИ - к счетному входу счетчика тактовых импульсов. Первый вход управляющего триггера соединен с выходом основной линии задержки; вход установки исходных состояний схемы сравнения временных интервалов - с входами установки исходного состояния счетчика тактовых нмн}льсов и первы.м входо.м управляющего триггера, а первый вход схемы сравнения временных интервалов - с выходом переполнения счетчика тактовых импульсов. Разрядные выходы этого счетчика подключены к первым входам элементов «И первой и второй групп, а вторые входы элемеитов «И первой и второй групп соединены с соответствующими выходами схемы сравнения временных иитерналов.

Это устройство ие обесиечивает высокой разрешающей способностп дифференцирования и, следовательно, измерения скоростей .медленно изменяющихся сигналов.

Цель изобретения - расширение днапазона работы устройства.

Это достигается тем, что в устройство введены счетчнк фазовых цнклов, блок синхронизации и донолнительная линия задержки. Первый вход блока синхроиизации соединен с выходом нуль-органа, второй вход -с выходом генератора тактовых импульсов, а выход блока синхронизации - со счетным входом счетчика фазовых циклов непосредственно, а с вторым входом схемы сравнения временных интервалов через дополнительно введенную линию задержки. Выход счетчика фазовых цнклов иодключен к входу основной линии задержки и к второму входу уиравляющего триггера. Вход установки начального состояння счетчика фазовых циклов соедивен с первым входом управляющего триггера, вюрой выход которого связан с третьими входами элементов «И первой н второй групп. Кроме того, схема сравнения выполнена в виде триггера с двумя счетными входами, которые соединены с первым и вторым входами схемы сравнения временных и ггервало, а выходы триггера -- с выходами схемы сравнения. На чертеже представлена схема дифференцирующего устройства для случая дифференпирования углового перемещения вала. Оно содержит с; едующие элементы; фазовращатель 1, используемый в данной схеме в качестве циклического время-импульсного преобразователя, нуль-орган 2, блок 3 синхронизации, генератор 4 тактов)1х импу-льсов, счетчик 5 фазовых циклов, осиовную линию 6 задержки, схему 7 сравнения, унрав.ляющ11Й триггер 8, донолнительную линию 9 задержки, элемент «И 10, счетчик 1 тактовь-ьх импульсов, элементы «И 12, 13, 14 первой группы, элементы «И 15 - 19 второй группы. Устройство работает следующим образом. Ротор /э-нарнолюсного фазовращателя 1 механически соединяют с осью объекта, скорость вращения которого подлежит измерению. При повороте ротора фазовращателя па угол р его выходное напряжеппе Ll сдвигается отпосительно напряжения питания U па электрический угол, пропорцпопальный р. Напряжение t/i поступает на вход нуль-органа 2. Нуль-орган в моменты однозначных переходов через пуль синусоиды напряжения t7i формируют последовательность узких фазовых импульсов ti,ii (, 2, ...), сдвинутых относительно начальных моментов /о-/t (k, 2, ...) синусоиды напряжения UQ иа интервалы (, 2, ...). С выхода нульоргана фазовые импульсы подаются на перный вход блока 3 синхронпзации и сипхронизируются с тактовыми импульсами частоты /ти, ноступающ.ими на второй вход б.лока еинхронизации 3 с выхода генератора 4. Синхронизированные фазовые имнульсы с выхода блока синхронизации поступают на счетный вход счетчика 5 фазовых циклов и через основную линию 6 задержки на второй вход схемы 7 сравнения. Разрядность т счетчика 5 выбирается из условия обеспечения максимальной разрешающей снособности дифференцирования, задаваемой соответствующим числом г, дополнительный код которого записывается в качестве числа начального состояния счетчика. Счетчик 5 осуществляет выборку фазовых импульсов, которые формируются па выходе счетчика в его переполнения. Таким образом, счетчик формирует суммарные периоды выходпого папряжения Ui фазовращателя 1. Выходные импульсы ечетчика 5 поступают на первый вход управляющего триггера 8 и через дополнительную линию 9 задержки па второй его вход. Выходной потенциал одного плеча управляющего триггера 8 проходит па управляющий вход элемента «И 10 и осуществляет управление занолнением счетчика 11 импульсами тактовой частоты j-m, поступаюн ими па его счетный вход с генератора 4 через второй вход элемента «И 10. Время заполнения счсгчика 11 равно периоду Гц нитаюп;его напряжения Uij. Циклически перепо;1няясь, счетчик 11 формирует на своем выходе пос.ледоВс тел1 ность импульсов переполнения. На периый вход схемы 7 сравнения с выхода счетчика 11 в моменты его неренолпепия поступают задержанные фазовые импульсы ti, ((, 2, .... г), а па второй вход схемы сравнения - фазовые имиульсы /1,/,+;-|+Гб(, 2, .,, г) с выхода основной линни 6 задержки, где Тб - время задержки линии 6 (). Схема сравнения выполнена li виде бистабильного триггера с двумя нарал; е.льно подключенными к нему счетными входами («двухсчетиый триггер), который оирокидывается к н|ютивоположные состояния при поступлении каждого очередного импульса - независимо от номера счетного входа, па который от поступает. Рассмотрим случай, когда вращепие ротора фазовращателя 1 совпадает с направлением вращения его магнитного ноля, при этом пзс.ледозательпость задержапных фазовых импул)Сов на счетном входе /1 схемы 7 сравнения опережает незадерл анную имнульсную носледователыюсть, пост па1оп; -ю па второй счетный вход схемы сравнения. Это опережение в .--м фазовом цикле составляет разностный интервал, характеризующий измеряющую скорость Р враи1,ения ротора фазовращателя 1. В конце г-го фазового цикла счетчик 11 находится в состоянии, когда на его прямых разрядных выходах зафиксирован код который считывается во внешние устройства через элементы «И 12, 13, 14 прямого съема имиульсои, формируемым на выходе Ь схемы 7 сраимения. Знак кода фо)мируется на выходе э.юмонта «И 18. Таким образом, onricajnioe устройство осуН1сстиляет ненре)мвно-циклическое измерение скорости вращения объекта, датчиком углового положения которого является фазовращатель. Величину скорости вращения объекта характеризует выходной код устройства, а ее напраВсЛепие - знак этого кода. В дифференцирования сигнала, выраженного в другой форме (например, в виде постоянного или переменного напряжения, в виде кода и т. д.) иа входе устройства должеи быть включен соответствующий циклический время-импульсиый преобразователь. Работает ycTpoiicTBo при зтом аналогачно. Фор м у л а изобретен и я 1. Дпфферепцирующее устройство, содержащее цик.чический время-импульсный нреобразователь, соединенный с входом нуль-органа, генератор тактовых импульсов и управляющин триггер, причем выходы генератора тактоБы.ч импульсов и управляющего триггера соединены с входами элемента «И, выход которого подключен к счетному входу счетчика тактовых импульсов, первый вход управляющего триггера соединен с выходом основной линии задержки, схему сравнения временных интервалов, вход установки исходных состояний которой соединен с входами установки исходного состояния счетчика тактовых импульсов и первым входом управляющего триггера, а первый вход схемы сравнения временных интервалов нодключен к выходу переполнения счетчика тактовых импульсов, разрядные выходы которого соединены с первыми входами элементов «И первой и второй групп, а вторые входы элементов «И первой и второй групп соединены с соответствующими выходами схемы сравнения временных интервалов, отличающееся тем, что, с целью расщирения диапазона работы устройства, в него введены счетчик фазовых циклов, блок синхронизации и дополнительная лнння задержки, причем первый вход блока синхронизации соединен е выходом нуль-органа, второй вход - с выходом генератора тактовых

импульсов, выход блока синхронизации соединен с счетным входом счетчика фазовых циклов непосредственно, а с вторым входом схемы сравнения временных интервалов через дополнительно введенную линию задержки, выход счетчика фазовых циклов подключен к входу основной линии задержки и к второму входу управляющего триггера; вход установки начального состояния счетчика фазовых циклов соединен с первым входом управляющего триггера, второй выход которого соединен с третьими входами элементов «И первой и второй групп.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что схема сравнения временных интервалов выполнена в виде триггера с двумя счетными входами, которые соединены с первым и вторым входами схемы сравнения временных интервалов, а выходы триггера соединены с выходами схемы сравнения временных интервалов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1.Авт. св. 217490, кл. G 06s; 7/18, 1967.

2.Авт. св. 478334, кл. G 06 3/00, 1973.